Natuurkundigen hebben een manier bedacht om het ongrijpbare ‘abnormale effect’ in het laboratorium te zien

Een team van natuurkundigen zegt van wel Ze ontdekten twee eigenschappen van versnellende materie waarvan ze denken dat ze een ongekend type straling zichtbaar kunnen maken. nieuw beschreven Door de eigenschappen kan het monitoren van de straling – het Unruh-effect genoemd – gebeuren in een laboratoriumexperiment op een tafel.

Het Unruh-effect in de natuur vereist theoretisch een absurde hoeveelheid versnelling om zichtbaar te zijnen omdat het alleen zichtbaar is vanuit het perspectief van een object dat in een vacuüm versnelt, is het in wezen onmogelijk om te zien. Maar dankzij recente ontwikkelingen is het misschien mogelijk om het Unruh-effect in een laboratoriumexperiment te bekijken.

In het nieuwe onderzoek beschrijft een team van wetenschappers twee voorheen onbekende aspecten van het kwantumveld die zouden kunnen betekenen dat het Unruh-effect direct kan worden waargenomen. De eerste is dat het effect kan worden versterkt, wat betekent dat een typisch zwak effect in de verleiding kan komen om onder bepaalde omstandigheden meer uitgesproken te worden. Het tweede fenomeen is dat een voldoende versneld atoom transparant kan worden. Het onderzoek van het team was: gepubliceerd Dit voorjaar in fysieke reviewbrieven.

Het Unruh-effect (of het Fulling-Davies-Unruh-effect, zo genoemd naar de natuurkundigen die het bestaan ​​ervan voor het eerst voorstelden in de jaren zeventig) is een fenomeen dat wordt voorspeld door de kwantumveldentheorie, die stelt dat een entiteit (of het nu een deeltje of een ruimtevaartuig is) in een vacuüm zal gloeien – hoewel die gloed niet zal gloeienzichtbaar zijnja Een externe waarnemer versnelt ook niet in een vacuüm.

“Wat de door versnelling veroorzaakte transparantie betekent, is dat het de Unruh Effect-detector transparant maakt voor dagelijkse diensten, vanwege de aard van zijn beweging,” zei Barbara Chuda, een natuurkundige aan de Universiteit van Waterloo en hoofdauteur van de studie, in een video-oproep. met Gizmodo. Net zoals Hawking-straling wordt uitgezonden door zwarte gaten terwijl hun zwaartekracht deeltjes aantrekt, zo wordt het Unro-effect uitgezonden door objecten terwijl ze door de ruimte versnellen.

Er zijn verschillende redenen waarom het Unruh-effect niet direct is waargenomen. Ten eerste vereist het effect een belachelijke hoeveelheid lineaire versnelling; Om een ​​temperatuur van 1 K te bereiken, waarbij de versnellende waarnemer de gloed ziet, de waarnemer Het moet worden versneldGV 100 triljoen meter per vierkante seconde. Gloed thermisch Unruh-effect; Als het object sneller versnelt, is de gloeitemperatuur Het zal warmer zijn.

Eerdere methoden om het effect van Unruh . te observeren suggereerde. maar dit Het team is van mening dat ze een overtuigende kans hebben om het effect waar te nemen, dankzij hun bevindingen Over de eigenschappen van het kwantumveld.

“We willen een op maat gemaakt experiment bouwen dat het Unruh-effect ondubbelzinnig kan onthullen en vervolgens een platform bieden voor het bestuderen van verschillende relevante aspecten”, zegt Viveshek Sudhir, een natuurkundige aan het MIT en co-auteur van het nieuwste werk. “Ondubbelzinnig is hier het belangrijkste kenmerk: in een deeltjesversneller zijn het echt groepen deeltjes die worden versneld, wat betekent dat het erg moeilijk wordt om het zeer precieze Unruh-effect af te leiden uit het medium van de verschillende interacties tussen deeltjes in een groep.”

Sudhir concludeerde: “In zekere zin moeten we de eigenschappen van een enkel, goed gedefinieerd versnellend deeltje nauwkeuriger meten, en daar zijn deeltjesversnellers niet voor gemaakt.”

De kern van hun voorgestelde experiment is om het Unruh-effect in een laboratoriumomgeving te induceren, met behulp van een atoom als detector voor het Unruh-effect. Door een enkel atoom met fotonen te beschieten, zou het team het deeltje naar een hogere energietoestand brengen, en de transparantie veroorzaakt door de versnelling zou het deeltje dempen tot alle alledaags geluid dat de aanwezigheid van het Unruh-effect zou vertroebelen.

Door het deeltje met een laser te induceren, zei Oda: “Je vergroot de kans om het Unruh-effect te zien, en de kans zal toenemen met het aantal fotonen in het veld.” “En dat aantal kan enorm zijn, afhankelijk van hoe krachtig je laser is.” Met andere woorden, omdat de onderzoekers zouden kunnen toeslaan met deeltje quadriljoen shotons, verhogen ze de kans op een Unruh-effect met 15 ordes van grootte.

Omdat het Unruh-effect in veel opzichten vergelijkbaar is met Hawking-straling, geloven de onderzoekers dat de twee kwantumveldeigenschappen die ze onlangs hebben beschreven, kunnen worden gebruikt om Hawking-straling op te wekken en een zwaartekrachttransparantie te impliceren. Aangezien Hawking-straling nog nooit is waargenomen, kan het ontgassen van het Unruh-effect een stap in die richting zijn Een beter begrip van de theoretische gloed rond zwarte gaten.

Natuurlijk betekenen deze resultaten niet veel als het Unruh-effect niet direct kan worden waargenomen in een laboratoriumomgeving – de volgende stap van de onderzoekers. precies wanneer? Dit experiment zal echter worden uitgevoerd, valt nog te bezien.

MEER: Black Hole Lab laat zien dat Stephen Hawking natuurlijk gelijk had